QUIMICA. Relaxamento cambial de íons

Nas regiões calcárias, as águas contêm hidrogenocarbonato de cálcio(bicarbonato de cálcio) dissolvido, pelo que quando a água aquece, ohidrogenocarbonato de cálcio decompõe-se e origina carbonato de cálcio, que é muito insolúvel. O carbonato de cálcio tem uma solubilidade baixíssima e precipita. Este sal insolúvel deposita-se nas paredes do recipiente em que se aquece a água dura.

NA INDUSTRIA

“A dureza da água é em tese causada pela presença de sais de cálcio e magnésio. Eventualmente também o zinco, estrôncio, ferro ou alumínio podem ser levados em conta na aferição da dureza, mas geralmente é mais o cálcio e

o magnésio”, explica Alberto Abrikian, diretor de Engenharia da Ecosan.

“Água dura ou a dureza é uma característica das águas que estão relacionadas principalmente com os teores de íons elevados de cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) presentes. Águas com altos teores de sais desses dois elementos geralmente apresentam valores altos de dureza”, reforça Douglas Silveira Moraes, gerente de produtos da TechFilter.

“A água dura pode causar depósitos de calcite em caldeiras, máquinas de lavar e tubulações. Outro inconveniente de uma água demasiado dura é a incrustação dos íons carbonato e hidrogenocarbonato”, acrescenta Alberto da Ecosan. Alguns produtos químicos presentes na água dura, tais como os silicatos e o carbonato de cálcio podem ser inibidores de corrosão eficientes e previnem danos em canalizações ou contaminações por produtos de corrosão potencialmente tóxicos.

Para se definir em que dureza a água se encontra, existem mecanismos para a medição da mesma. A dureza da água é medida geralmente com base na quantidade de partes por milhão de carbonato de cálcio, também representada como mg/l de cálcio.

Quanto maior a quantidade de ppm mais “dura” será considerada a água. “Embora não exista uma convenção formal, a título de praticidade, a água pode ser classificada quanto a dureza de acordo com: de 0 a 70 ppm (muito mole), de 70 a 135 ppm (mole), de 135 a 200 ppm (média dureza), de 200 a 350 ppm (dura) e mais de 350 ppm (muito dura)”, explica Alberto da Ecosan.

Após detectar-se o estado de dureza em que se encontra a água, é necessário aplicar um tratamento na mesma, onde diversas técnicas podem ser utilizadas porém a mais comum é o abrandamento. O abrandamento pode ser feito de duas maneiras, tanto com precipitação química, quanto por troca iônica.

Para definir-se o melhor processo de abrandamento de água é preciso saber primeiro qual a finalidade e o destino que essa água abrandada terá. Se a necessidade for o abastecimento de geradores de vapor de baixa pressão e aquecedores ou mesmo para processo de lavagens com uso de sabão e detergentes, apenas a eliminação de sais como cálcio e magnésio são necessários e o custo benefício nessa aplicação acaba sendo bem mais inferior que os demais processos de desmineralização.

No entanto, se houver finalidade para processos de produção farmacêutico, alimentação, entre outros, como abastecimento de caldeiras de alta pressão ou termodesinfectoras, é recomendado o uso de água de Osmose Reversa e Troca Iônica, porém os custos de implantação desses sistemas, bem como sua manutenção é relativamente superior ao dos sistemas de abrandamento.

Existem também, alguns pontos a serem considerados para outros sistemas de desmineralização em relação ao abrandamento:

- Segurança do trabalho - manuseio de produtos químicos necessários para os processos de limpeza química das membranas. Ou de regeneração das resinas, geralmente ácido clorídrico e hidróxido de sódio concentrados.

- Custos de operação - para o uso de ácido clorídrico e hidróxido de sódio os custos são consideravelmente maiores em relação ao uso da salmoura para a regeneração das resinas do abrandador.

- Efluentes – o descarte das águas de retrolavagem das resinas com salmoura pode ser feito nos coletores comuns de esgoto na maioria das vezes. Para o descarte das águas do processo de limpeza química das membranas e de regeneração de troca iônica, é necessário uma linha separada para a coleta desse efluente, para posteriormente realizar a correção do pH antes de juntar com os demais efluentes.

Abrandamento por precipitação química

“A água também pode ser abrandada, embora não totalmente, por processos químicos como tratamento com cal Ca(OH)2 e barrilha (Na2CO3) também chamado “cal sodada” ou fosfatos. Estes processos são usados quando a dureza da água é excessivamente elevada e não se encontra nenhuma outra fonte de água de melhor qualidade”, garante Douglas Silveira Moraes, gerente de produtos da TechFilter.

Neste caso, o processo se dá por adição de cal (CaO) e carbonato de sódio (Na2CO3). A cal é utilizada para elevar o pH da água fornecendo a alcalinidade necessária, enquanto o carbonato de sódio pode fornecer a alcalinidade para a reação e também os íons carbonato necessários.

Abrandamento por troca iônica

“Este método consiste em fazer a água atravessar uma resina catiônica que captura os íons Ca2+ e Mg2+, substituindo-os por íons que formarão compostos solúveis e não prejudiciais ao homem, tais como o Na+. As resinas possuem limites para a troca iônica, ficando saturadas de Ca2+ e Mg2+. Esta saturação recebe o nome de ciclo. Após, completado o ciclo, deve ser feita a regeneração da resina, que acontece com a adição de solução de cloreto de sódio (NaCl)”, explica Alberto Abrikian da Ecosan.

Abrandadores

Os abrandadores são vasos de pressão geralmente construido em aço carbono revestido ou fibra de vidro, em seu interior é inserido as resinas catiônicas responsáveis pela remoção da dureza, Jefferson Bega, supervisor de marketing da Techfilter, destaca as principais características de seus produtos, “Eles possuem vazões de 2 m³/h a 16 m³/h – Sistemas OD; Vazões de 20 m³/h a 250 m³/h – Sistemas HS”, conta. “Uso de resina catiônica com regeneração por salmoura; Válvula automática mecânica instalada apenas no vaso principal; Sistema completamente automático, o que elimina totalmente a necessidade de pessoas para operá-lo, pois o processo crítico na operação é a regeneração e este é controlado pela válvula automática que funciona com o fluxo e a pressão da água em linha, dispensando o uso de energia elétrica e controladores CLP”, afirma.

“Para o processo de regeneração, a diluição do sal é completamente automática, ou seja,